随着人类不断发展越来越意识到生态建设的重要性,20世纪末我国开始实施大规模退耕还林工程。黄土高原地区生态环境脆弱,水土流失严重,退耕还林工程实施以来,植被恢复已经取得了显著的成效,林草覆盖度大幅增加。研究该区的植被恢复对气候水沙的影响,既可以为黄土高原的植被恢复的生态效益评价参考,也可以为生态修复与水土流失治理提供科学依据。本文选取陕北黄土区为研究区,在GIS和RS技术和统计学方法支持下,依据榆林、定边、吴起和延安的多年气象数据和2000年至2010年植被变化研究成果,分析了植被变化对局域气候的影响；根据林地调查数据及全国水力普查土壤侵蚀数据,分析林地空间分布特征及其对土壤侵蚀的影响；依据收集的土地利用、土壤类型、数字高程模型等空间数据及相对应的属性数据,和吴起水文站的多年监测数据,通过模拟研究区内径流和泥沙,对黄土丘陵沟壑区分布式水文模型SWAT的适用性进行研究；通过SWAT模型模拟不同土地利用下的径流和产沙,分析植被恢复带来的减水减沙效应。最后得到的分析结果如下：(1)自1957年以来,陕北长期气温升高趋势非常明显,年均降水、相对湿度则呈现降低趋势；比较1989-2000和2001-2011气候特征,退耕还林以后气温仍然保持升高趋势,与长期变化趋势一致。冬季高温升高最为显著(2月份日最高温升高最为显著,4站升温幅度在0.76-1.90℃),秋季低温升高最为显著(9月份低温升高最为显著,4站升温幅度在0.76-1.82℃)。与长期全年气温变化趋势不同的是,9月份日最高温不升反降；春夏降水日数有不同程度的显著减少,减少天数为0.89-3.71天,但降水量并无显著变化趋势,最小相对湿度也未出现减少趋势。但是,9月份日最小相对湿度却呈现显著增加趋势,增加幅度在4.19-8.23%；通过对比分析植被覆盖和某些气候要素的变化,能够在一定程度上反映气候对植被变化的响应：植被覆盖度的增加对秋季温度和湿度的影响较大；退耕前植被覆盖度越低,植被覆盖度增加幅度越大,减缓气温升高以及增加湿度的作用越明显。(2)聚类分析表明吴起县抽样流域依据林地空间分布特征可以分为4类,各类流域之间的林地空间分布存在显著的特征差异。林地面积比例、林地斑块密度、林地形状指数的增加也会抑制土壤侵蚀,在一定范围内,林地坡位指数的增加会促进土壤侵蚀的发生。(3)年均径流模拟,校准期模型的Nash-Sutcliffe效率系数Ens和相关系数R2均可以达到0.8以上,均相对误差也较小仅为-1.40%。验证期Nash-Sutcliffe效率系数Ens和相关系数R2也大于0.6,平均相对误差仅为3.27%,年径流模拟达到模型的适用精度。月径流模拟校准期和验证期模拟结果都较差；年产沙量模拟,模拟期模型的Nash-Sutcliffe效率系数Ens和相关系数R2分别为0.74和0.77,平均相对误差为0.28%,模拟结果比较理想,验证期模拟结果较差,去除降雨异常年之后精度有所提高但仍不满足要求。(4)趋势检验下1983～1992年期间,实测年均径流量呈极显著增加趋势。植被增加在该阶段平均减水效应为10.1%；2002～2009年期间,实测年均径流呈极显著减小,植被增加在该阶段平均减水效应为0.59%；趋势检验下1983～1992年期间,实测年输沙量呈极显著增加趋势,植被增加在该段的平均减沙效应为55.9%；2002～2009年期间,实测年输沙量呈极显著减小,植被增加在该阶段平均减沙效应为45.8%；植被在某一时间段的减水减沙效应与该段的径流量和输沙量有关,在一定范围内呈正相关。